[发明专利]一种同时实现微波光子下变频和移相的方法

说明书

本发明公开的一种同时实现微波光子下变频和移相的方法，该方法包括：双驱动马赫‑曾德尔调制器(DMZM)、布拉格光栅(FBG)、光环形器(OC)、光电探测器(PD)、激光源。通过将射频信号和本振信号分别加载到DMZM的上下两臂的微波信号接口，直流偏压加载在直流接口。FBG反射射频信号和本振信号的一阶边带。经过PD后，中频信号可以得到恢复，通过调整DMZM的偏压或控制激光器的波长实现中频信号相移操作。

技术领域

本发明涉及一种微波光子变频移相的方法，更具体地说，涉及到微波光子下变频和微波光子移相技术的结合。

背景技术

近年来，微波光子学是国内外发展迅速的一门学科领域，微波光子学研究微波和光波的相互作用，即利用光子技术生成、处理、控制和传输微波/毫米波信号，以及由此建立起来的各种传输链路和信息处理技术微波光子链路具有传输容量大，抗电磁干扰，没有传统的电学瓶颈等优势。微波光子学在通信，传感，国防等领域都有着非常重要的应用。在相控阵波束成形网和相位编码雷达系统中，实现360度相移控制是其中一个重要的功能。相应的，收到的射频信号也需要下变频到中频信号才能进行下一步的处理。

目前已经提出好几种微波光子下变频的方案，Gopalakrishnan教授采用串联两个马赫-曾德尔调制器来实现下变频。采用串联相位调制器和布拉格光纤光栅滤波器的方式，通过控制本振信号可以使下变频系统更具线性化。用相位调制器结合萨格奈克循环结构可以使得下变频具有较高的转换效率。采用双向相位调制器和平衡光电探测器，可以实现了高载噪比的下变频。

所有上面提到的方案都只是单单实现下变频或移相其中的一个功能，目前还没有提出过下变频和相移同时实现的方案。

发明内容

本发明的目的在于提出一种同时实现微波光子下变频和移相的方法。该方法可用于相控阵波束成形网、相位编码雷达系统和矢量解调中。

根据本发明，提供了一种可同时变频和移相的方法。所谓同时实现变频和移相，指的是通过利用DMZM和FBG等器件在实现下变频的过程中，利用DMZM的调制特性，同时实现移相的功能。

本发明的实现过程具体包括：射频信号和本振信号分别加载到DMZM的上下两臂的微波信号接口，直流偏压加载在直流接口。FBG反射射频信号和本振信号的一阶边带。经过PD后，中频信号可以得到恢复，通过调整DMZM的偏压或控制激光器的波长实现中频信号相位0度到360度的精准相移操作。

附图说明

通过下面结合附图进行的对实施例的描述，本发明的目的和优点将会变得更加清楚，其中：

图1示出微波光子变频移相系统结构图；

图2示出系统经过FBG前后的光谱图；

图3示出系统经过探测器(PD)后的波形图，(a)加不同偏压，(b)加不同波长；

图4示出不同直流偏压下的相位响应图；

图5示出不同相移下中频信号强度响应图；

图6示出相移随时间的变化图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。

图1展示了微波光子变频移相系统结构图，其中S101为可调谐激光器，输入光载波到双驱动马赫-曾德尔调制器S102，S102的每个臂都可以看做一个相位调制器，S103射频信号和S104本振信号分别加在S102两臂的微波接口处，S105直流偏置电压加在S102的直流接口处，从S102输出的光信号通过S106光环行器进入S107布拉格光纤光栅，由于S107的透射和反射作用，光载波和无用的光学边带被滤除掉，反射回信号的一阶边带，最后经过S108探测器得到中频信号。